CN105924878A - 一种低烟高性能阻燃电缆护套管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低烟高性能阻燃电缆护套管及其制备方法，该电缆护套由以下按照重量份的成分组成：丙烯腈/聚乙烯/丙烯/醋酸乙烯酯共聚物90‑100重量份、鸭毛水解粉末8‑10重量份、矾土2‑4重量份、甲基三乙氧基硅烷1‑1.5重量份、酚醛树脂0.1‑0.5重量份、聚酰胺0.2‑0.4重量份、氯化石蜡0.3‑0.5重量份、磷酸三甲苯酯0.4‑0.8重量份、钛酸酯1.2‑1.6重量份、纳米氧化铈0.6‑1重量份、纳米介孔分子筛0.2‑0.4重量份、阿拉伯树胶6‑8重量份、白炭黑1重量份。本发明制备的电缆护套管阻燃性和强度高，并具有低的释放烟雾效果，同时能够废物再利用。

Description

一种低烟高性能阻燃电缆护套管及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体是一种低烟高性能阻燃电缆护套管及其制备方法。
背景技术
随着城市化进程的逐步加快，城市规划越来越趋于现代化。在城市建设过程中，电缆入地成为了最低的建设要求。同时，在城市改造过程中，也需要将架设在空中的各种电缆入地。电缆入地目前往往会采用非开挖技术进行施工，这种施工方法具有不影响交通、对地层结构破坏小，周期短等优点，同时适用于，采用非开挖施工方法，对于电缆的要求高，具有表现为：电缆需要具有强度高、刚性韧性好等，另外，由于电缆本身的特点，还需要具有高阻燃性的特点，以防电路短路等造成火灾，引起安全事故。对于野外的电缆，也同样具有上述要求。电缆要达到上述要求，对其护套管也就具有同样的要求，因为护套管位于电缆的最外层。
目前常见的电缆护套管，大都是主要采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子材料，并加入了一定的添加剂，以改善其相关性能。但是，目前的这些电缆护套管，在强度、刚性任性以及阻燃性方面，仍然不理想，或者仅仅在某一方面的性能上面有一定的改进，存在很大的进一步改进的空间。
其中，屠宰场宰杀所剩的鸭毛目前当成垃圾处理掉，少量鸭毛用作饲料、肥料，但是其用量有限，因此需要扩大鸭毛的资源化利用范围。
发明内容
本发明利用丙烯腈/乙烯/丙烯/苯乙烯共聚物在鸭毛水解粉末的作用下，矾土增加甲基三乙氧基硅烷与丙烯腈/聚乙烯/丙烯/醋酸乙烯酯共聚物、鸭毛水解粉末、阿拉伯胶、白炭黑的分散，其中酚醛树脂、聚酰胺、氯化石蜡以及磷酸三甲苯酯构成膨胀体系，钛酸酯促进丙烯腈/乙烯/丙烯/苯乙烯共聚物与该膨胀体系的相容，在该膨胀体系以及纳米氧化铈、纳米介孔分子筛的催化作用下制备具有高热稳定性、高氧指数(LOI)和低烟释放性能等特点的阻燃剂，同时可以提高电缆的力学强度来提高强度、耐光性、阻燃性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种低烟高性能阻燃电缆护套管，它由以下按照重量份的成分组成：丙烯腈/聚乙烯/丙烯/醋酸乙烯酯共聚物90-100 重量份
鸭毛水解粉末8-10重量份
矾土2-4重量份
甲基三乙氧基硅烷1-1.5 重量份
酚醛树脂0.1-0.5重量份
聚酰胺0.2-0.4重量份
氯化石蜡0.3-0.5重量份
磷酸三甲苯酯0.4-0.8重量份
钛酸酯1.2-1.6重量份
纳米氧化铈0.6-1重量份
纳米介孔分子筛0.2-0.4重量份
阿拉伯树胶6-8重量份
白炭黑1重量份；
所述鸭毛水解粉末的制备方法为：称取25g预处理后的鸭毛，置于三口瓶中，分别加入0.45-0.48 mol/L的碳酸100mL，放入恒温水浴锅中85-95℃，搅拌反应1.2 h，加入氯化铁0.88g，25-30℃搅拌反应1 h，反应完成后用布氏漏斗过滤，得下层液体，对下层液体A喷雾干燥，即可得到鸭毛水解粉末。
本发明还提供一种低烟高性能阻燃电缆护套管的制备方法，包括以下步骤 ：
（1）熔融共混 ：将上述除去阿拉伯胶和白炭黑的其他成份按照比例混合，以 1000r/min 的速度搅拌15min，然后在 185℃下熔融共混 26min，得到胶料 ；
（2）交联 ：将步骤（1）所得的胶料在 185℃下交联 10min 后，再按照加入阿拉伯树胶和白炭黑，反应 15min，得到混合料 ；
（3）造粒 ：将步骤（2）所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，然后进行造粒，得到颗粒料 ；
（4）制备护套管 ：将步骤（3）中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵引、切割后，即可得到低烟高性能阻燃电缆护套管。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）丙烯腈/乙烯/丙烯/苯乙烯共聚物具有优良的耐候性、热稳定性、尺寸稳定和坚韧性；
（2）利用酚醛树脂、聚酰胺、氯化石蜡以及磷酸三甲苯酯构成膨胀体系，其中酚醛树脂、聚酰胺为炭源、磷酸三甲苯酯为酸源、氯化石蜡为气源，纳米氧化铈、纳米介孔分子筛对上述膨胀体系的酸源催化，使阻燃效果佳；
(3)钛酸酯促进丙烯腈/乙烯/丙烯/苯乙烯共聚物与上述膨胀体系的相容；
(4)对鸭毛水解得到鸭毛水解多肽，利用鸭毛水解多肽产物与丙烯腈/乙烯/丙烯/苯乙烯共聚物聚合，提高电缆护套管的韧性和强度；
(5)鸭毛预处理中先用弱酸，再选择氯化铁水解鸭毛蛋白，使其满足电缆的强度和韧性所需；
(6)本发明所用的鸭毛为屠宰场宰杀所剩的基本当成垃圾处理掉的鸭毛，可以做到废物再利用；
(7)本发明所用的原料不限于制定厂家,只要主要成分相近均可达到上述效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种低烟高性能阻燃电缆护套管，它由以下按照重量份的成分组成：
丙烯腈/聚乙烯/丙烯/醋酸乙烯酯共聚物90kg
鸭毛水解粉末8kg
矾土2kg
甲基三乙氧基硅烷1kg
酚醛树脂0.1kg
聚酰胺0.2kg
氯化石蜡0.3kg
磷酸三甲苯酯0.4kg
钛酸酯1.2kg
纳米氧化铈0.6kg
纳米介孔分子筛0.2kg
阿拉伯树胶6kg
白炭黑1kg；
所述鸭毛水解粉末的制备方法为：称取25g预处理后的鸭毛，置于三口瓶中，分别加入0.45-0.48 mol/L的碳酸100mL，放入恒温水浴锅中85-95℃，搅拌反应1.2 h，加入氯化铁0.88g，25-30℃搅拌反应1 h，反应完成后用布氏漏斗过滤，得下层液体，对下层液体A喷雾干燥，即可得到鸭毛水解粉末。
本发明还提供一种低烟高性能阻燃电缆护套管的制备方法，包括以下步骤 ：
（1）熔融共混 ：将上述除去阿拉伯胶和白炭黑的其他成份按照比例混合，以 1000r/min 的速度搅拌15min，然后在 185℃下熔融共混 26min，得到胶料 ；
（2）交联 ：将步骤（1）所得的胶料在 185℃下交联 10min 后，再按照加入阿拉伯树胶6kg和白炭黑1kg，反应 15min，得到混合料 ；
（3）造粒 ：将步骤（2）所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，然后进行造粒，得到颗粒料 ；
（4）制备护套管 ：将步骤（3）中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵引、切割后，即可得到低烟高性能阻燃电缆护套管。
实施例2
本发明实施例中，一种低烟高性能阻燃电缆护套管，它由以下按照重量份的成分组成：
丙烯腈/聚乙烯/丙烯/醋酸乙烯酯共聚物100 kg
鸭毛水解粉末10kg
矾土4kg
甲基三乙氧基硅烷1.5kg
酚醛树脂0.5kg
聚酰胺0.4kg
氯化石蜡0.5kg
磷酸三甲苯酯0.8kg
钛酸酯1.6kg
纳米氧化铈1kg
纳米介孔分子筛0.4kg
阿拉伯树胶8kg
白炭黑1kg；
所述鸭毛水解粉末的制备方法为：称取25g预处理后的鸭毛，置于三口瓶中，分别加入0.45-0.48 mol/L的碳酸100mL，放入恒温水浴锅中85-95℃，搅拌反应1.2 h，加入氯化铁0.88g，25-30℃搅拌反应1 h，反应完成后用布氏漏斗过滤，得下层液体，对下层液体A喷雾干燥，即可得到鸭毛水解粉末。
本发明还提供一种低烟高性能阻燃电缆护套管的制备方法，包括以下步骤 ：
（1）熔融共混 ：将上述除去阿拉伯胶和白炭黑的其他成份按照比例混合，以 1000r/min 的速度搅拌15min，然后在 185℃下熔融共混 26min，得到胶料 ；
（2）交联 ：将步骤（1）所得的胶料在 185℃下交联 10min 后，再按照加入阿拉伯树胶8kg和白炭黑1kg，反应 15min，得到混合料 ；
（3）造粒 ：将步骤（2）所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，然后进行造粒，得到颗粒料 ；
（4）制备护套管 ：将步骤（3）中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵引、切割后，即可得到低烟高性能阻燃电缆护套管。
实施例3
本发明实施例中，一种低烟高性能阻燃电缆护套管，它由以下按照重量份的成分组成：
丙烯腈/聚乙烯/丙烯/醋酸乙烯酯共聚物95kg
鸭毛水解粉末9kg
矾土3kg
甲基三乙氧基硅烷1.3kg
酚醛树脂0.3kg
聚酰胺0.3kg
氯化石蜡0.4kg
磷酸三甲苯酯0.6kg
钛酸酯1.4kg
纳米氧化铈0.8kg
纳米介孔分子筛0.3kg
阿拉伯树胶7kg
白炭黑1kg；
所述鸭毛水解粉末的制备方法为：称取25g预处理后的鸭毛，置于三口瓶中，分别加入0.45-0.48 mol/L的碳酸100mL，放入恒温水浴锅中85-95℃，搅拌反应1.2 h，加入氯化铁0.88g，25-30℃搅拌反应1 h，反应完成后用布氏漏斗过滤，得下层液体，对下层液体A喷雾干燥，即可得到鸭毛水解粉末。
本发明还提供一种低烟高性能阻燃电缆护套管的制备方法，包括以下步骤 ：
（1）熔融共混 ：将上述除去阿拉伯胶和白炭黑的其他成份按照比例混合，以 1000r/min 的速度搅拌15min，然后在 185℃下熔融共混 26min，得到胶料 ；
（2）交联 ：将步骤（1）所得的胶料在 185℃下交联 10min 后，再按照加入阿拉伯树胶7kg和白炭黑1kg，反应 15min，得到混合料 ；
（3）造粒 ：将步骤（2）所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，然后进行造粒，得到颗粒料 ；
（4）制备护套管 ：将步骤（3）中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵引、切割后，即可得到低烟高性能阻燃电缆护套管。
强度性能和阻燃性能测试：
按照 GB/T 1040.1-2006 的标准测试本发明实施例 1-3 所得的电缆护套管1、护套管2、护套管 3的拉伸强度和断裂伸长率，按照 GB/T2406-1993 的标准测试本发明实施例1-3所得的护套管 1、护套管 2、护套管 3 的氧指数 ；按照 GB12666.5 的标准测试本发明实施例 1-3 所得的护套管1、护套管 2、护套管 2的阻燃等级，GB/T 8627-2007 建筑材料烟密度，并以市场上买到的普通护套管作为对比例，其结果如表 1 所示。
表1 高强度、高阻燃性电缆护套管性能
护套管1 护套管2 护套管3 普通护套管
拉伸强度(MPa) 32.5 31.4 33.1 26.2
断裂伸长率(%) 882 816 754 603
氧指数/% 38.2 40.7 42.1 26.8
阻燃等级 B B A C
烟密度等级 39 38 25 76
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种低烟高性能阻燃电缆护套管，其特征在于，它由以下按照重量份的成分组成：丙烯腈/聚乙烯/丙烯/醋酸乙烯酯共聚物90-100 重量份
鸭毛水解粉末8-10重量份
矾土2-4重量份
甲基三乙氧基硅烷1-1.5 重量份
酚醛树脂0.1-0.5重量份
聚酰胺0.2-0.4重量份
氯化石蜡0.3-0.5重量份
磷酸三甲苯酯0.4-0.8重量份
钛酸酯1.2-1.6重量份
纳米氧化铈0.6-1重量份
纳米介孔分子筛0.2-0.4重量份
阿拉伯树胶6-8重量份
白炭黑1重量份；
所述鸭毛水解粉末的制备方法为：称取25g预处理后的鸭毛，置于三口瓶中，分别加入0.45-0.48 mol/L的碳酸100mL，放入恒温水浴锅中85-95℃，搅拌反应1.2 h，加入氯化铁0.88g，25-30℃搅拌反应1 h，反应完成后用布氏漏斗过滤，得下层液体，对下层液体A喷雾干燥，即可得到鸭毛水解粉末。
2.根据权利要求1所述的一种低烟高性能阻燃电缆护套管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 ：
（1）熔融共混 ：将上述除去阿拉伯胶和白炭黑的其他成份按照比例混合，以 1000r/min 的速度搅拌15min，然后在 185℃下熔融共混 26min，得到胶料 ；
（2）交联 ：将步骤（1）所得的胶料在 185℃下交联 10min 后，再按照加入阿拉伯树胶和白炭黑，反应 15min，得到混合料 ；
（3）造粒 ：将步骤（2）所得的混合料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，然后进行造粒，得到颗粒料 ；
（4）制备护套管 ：将步骤（3）中所得的颗粒料加入到挤出成型机中进行成型、定径、牵引、切割后，即可得到低烟高性能阻燃电缆护套管。
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